(57)【要約】【課題】外部から所定の信号を受け付けた場合に、自身の異常が安全側に動作するようにした２つ以上の系統を用いて、外部の二次電池を確実に保護することが可能な充電器を提供する。【解決手段】信号端子６１０からローアクティブの過電圧Ｂ信号が入力された場合、ＭＯＳＦＥＴ６２，６６，６８がオフするため、制御端子５２にオフ信号が与えられた電源部５が充電電圧の出力をオフすると共に、ＭＯＳＦＥＴ５５がオフして充電路を遮断する。過電圧Ｂ信号が入力されていない間に、Ｉ／Ｏポート８７が含まれる制御部８が非動作中となった場合、電源部５が充電電圧の出力をオフするか、セル数設定端子５３に最小のセル数が設定されて充電電圧が低減されるか、又はＭＯＳＦＥＴ５５がオフして充電路が遮断される。【選択図】図２
2013081313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から所定の信号を受け付ける受付部を備え、外部に対する充電路に充電電圧を印加する充電器において、
前記充電路を開閉するスイッチと、
自身が動作中であることを示す動作中信号を生成する生成手段と、
該生成手段によって動作中信号が生成されている間、前記スイッチを閉とするスイッチ制御部とを備え、
該スイッチ制御部は、前記受付部が前記所定の信号を受け付けた場合、前記スイッチを開とするようにしてあること
を特徴とする充電器。
【請求項２】
外部から所定の信号を受け付ける受付部と、外部に対する充電路に充電電圧を印加する電源部とを備える充電器において、
自身が動作中であることを示す動作中信号を生成する生成手段と、
該生成手段によって動作中信号が生成されている間、前記電源部に前記充電電圧を生成させる電源制御部を備え、
該電源制御部は、前記受付部が前記所定の信号を受け付けた場合、前記電源部に前記充電電圧の生成を禁止させるようにしてあること
を特徴とする充電器。
【請求項３】
前記所定の信号は、外部で充電されるべき二次電池が過電圧状態にあることを示す信号であることを特徴とする請求項１又は２に記載の充電器。
【請求項４】
外部から第１，第２信号を受け付ける第１，第２受付部と、外部に対する充電路に充電電圧を印加する電源部とを備える充電器において、
自身が動作中であることを示す動作中信号を生成する生成手段と、
該生成手段によって動作中信号が生成されている間、前記第２受付部が受け付けた第２信号に応じた充電電圧Ｖ２を前記電源部に生成させる電源制御部とを備え、
該電源制御部は、前記第１受付部が前記第１信号を受け付けた場合、又は前記生成手段によって動作中信号が生成されなくなった場合、前記充電電圧Ｖ２より高くない充電電圧Ｖ１を、前記電源部に生成させるようにしてあること
を特徴とする充電器。
【請求項５】
前記充電電圧Ｖ１は、第２の信号に応じて前記電源部に生成させ得る最低の充電電圧であることを特徴とする請求項４に記載の充電器。
【請求項６】
前記第２の信号は、外部で充電されるべき二次電池が有するセルの数を示す信号であることを特徴とする請求項４又は５に記載の充電器。
【請求項７】
前記生成手段が生成する動作中信号は、パルス列であることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の充電器。
【請求項８】
マイクロコンピュータを含み、前記パック電池の充電を制御する制御部を備え、
前記生成手段が生成する動作中信号は、前記マイクロコンピュータの処理によって生成されたものであること
を特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の充電器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異常信号等の所定信号を出力するパック電池に充電電圧を印加して充電する充電器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、二次電池のエネルギー密度及び充放電可能なサイクル数が増大し、各種特性の改善が進んだことと相まって、二次電池が活用される場が広まっている。二次電池は、充放電回路、電圧検出回路、保護回路等の周辺回路と共にケースに収容されてパック電池（電池パック）として使用されるのが普通である。特にリチウムイオン電池のように、大電流（高レート）での充放電及び過電圧によって二次電池が劣化又は損傷する虞が大きい場合、二次電池にできるだけ近い部分、即ちパック電池の内部で二次電池の異常をいち早く検出して劣化及び損傷から保護することが好ましい。
【０００３】
一方、例えばモータを動力源とする電動工具等の用途では、高レートでの充放電が大前提となるのに対し、電流容量が大きい遮断素子をパック電池の内部に実装して充放電電流を的確に遮断することが困難であることから、二次電池の保護を目的とする充電器側での安全設計が重要となる。
【０００４】
さて、保護を確実に行う方法の１つとして、二重化（ダブルプロテクション）が挙げられる。例えばマイクロコンピュータによって二次電池の充放電が制御される場合は、いわゆるウォッチドッグ回路を用いることにより、プログラムが正常に実行されないときにマイクロコンピュータをリセットすることができる（特許文献１参照）。これにより、プログラムに従って実行される処理の異常が検知されるが、これとて、保護が二重化されるとは言い難い。
【０００５】
これに対し、特許文献２では、ハードウェアの検出回路と、マイクロコンピュータによるソフトウェアの処理とで二次電池の過電圧を検出して充電路を各別に遮断し、ダブルプロテクションを実現するパック電池が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２５８８２１号公報
【特許文献２】特開２０１０−１１０１５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示された技術は、あくまでもパック電池側での保護を実現するものであり、しかもその技術をそのまま電動工具等の用途に用いられるパック電池に適用することができないという問題があった。
【０００８】
ここで、パック電池から複数の信号線が出力される場合は、パック電池側で検出された２つの異常信号に基づいて、充電器側で二次電池を二重に保護することが、従来可能であった。とはいえ、互換性の問題等によりパック電池から出力される異常信号が１つに限られる場合は、その異常信号に基づく充電器側での二次電池の保護と、充電器自身の異常に対するフェイルセーフとが働くようにすることが望まれる。
【０００９】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、外部から受け付けた所定の信号に基づく保護系統と、自身の異常が安全側に動作するようにした保護系統とを用いて、外部の二次電池を確実に保護することが可能な充電器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る充電器は、外部から所定の信号を受け付ける受付部を備え、外部に対する充電路に充電電圧を印加する充電器において、前記充電路を開閉するスイッチと、自身が動作中であることを示す動作中信号を生成する生成手段と、該生成手段によって動作中信号が生成されている間、前記スイッチを閉とするスイッチ制御部とを備え、該スイッチ制御部は、前記受付部が前記所定の信号を受け付けた場合、前記スイッチを開とするようにしてあることを特徴とする。
【００１１】
本発明にあっては、生成手段が動作中信号を生成している間、充電路に介装されたスイッチをスイッチ制御部が閉じる。そして、外部から所定の信号を受け付けた場合、前記スイッチをスイッチ制御部が開く。
これにより、少なくとも生成手段が含まれる部位（以下、信号生成部位という）が動作中である間、且つ、所定の信号が入力されていない間は、充電路のスイッチが閉じられる。一方、信号生成部位が非動作中（正常に動作していない状態）となるか、又は所定の信号が入力されるようになった場合は、充電路のスイッチが開かれるため、充電路への充電電圧の印加が禁止される。
【００１２】
本発明に係る充電器は、外部から所定の信号を受け付ける受付部と、外部に対する充電路に充電電圧を印加する電源部とを備える充電器において、自身が動作中であることを示す動作中信号を生成する生成手段と、該生成手段によって動作中信号が生成されている間、前記電源部に前記充電電圧を生成させる電源制御部を備え、該電源制御部は、前記受付部が前記所定の信号を受け付けた場合、前記電源部に前記充電電圧の生成を禁止させるようにしてあることを特徴とする。
【００１３】
本発明にあっては、生成手段が動作中信号を生成している間、充電路に充電電圧を印加する電源部に対して電源制御部が充電電圧を生成させる。そして、外部から所定の信号を受け付けた場合、電源部に対して電源制御部が充電電圧の生成を禁止させる。
これにより、信号生成部位が動作中である間、且つ、所定の信号が入力されていない間は、電源部で充電電圧が生成されて充電路に印加される。一方、信号生成部位が非動作中（正常に動作していない状態）となるか、又は所定の信号が入力されるようになった場合は、電源部での充電電圧の生成が停止するため、充電路への充電電圧の印加が禁止される。
【００１４】
本発明に係る充電器は、前記所定の信号は、外部で充電されるべき二次電池が過電圧状態にあることを示す信号であることを特徴とする。
【００１５】
本発明にあっては、外部の二次電池が過電圧状態にあることを示す信号を受け付けた場合、充電路に介装されたスイッチを開くか、又は電源部に電源電圧の生成を禁止させる。
これにより、二次電池が、上記信号に対応する電池電圧を超えるような過電圧状態とならないように制御される。
【００１６】
本発明に係る充電器は、外部から第１，第２信号を受け付ける第１，第２受付部と、外部に対する充電路に充電電圧を印加する電源部とを備える充電器において、自身が動作中であることを示す動作中信号を生成する生成手段と、該生成手段によって動作中信号が生成されている間、前記第２受付部が受け付けた第２信号に応じた充電電圧Ｖ２を前記電源部に生成させる電源制御部とを備え、該電源制御部は、前記第１受付部が前記第１信号を受け付けた場合、又は前記生成手段によって動作中信号が生成されなくなった場合、前記充電電圧Ｖ２より高くない充電電圧Ｖ１を、前記電源部に生成させるようにしてあることを特徴とする
【００１７】
本発明にあっては、生成手段が動作中信号を生成している間、電源制御部が、電源部に生成させる充電電圧を外部から受け付けた第２信号に応じた充電電圧Ｖ２とする。そして、外部から第１信号を受け付けた場合、又は生成手段が動作中信号を生成しなくなった場合、電源制御部が、電源部に生成させる充電電圧を充電電圧Ｖ２以下の電圧である充電電圧Ｖ１とする。
これにより、信号生成部位が動作中である間、且つ、第１信号が入力されていない間は、電源部によって生成される充電電圧が、第２の信号に応じた充電電圧Ｖ２となる。一方、信号生成部位が非動作中となるか、又は第１信号が入力されるようになった場合は、電源部によって生成される充電電圧が、充電電圧Ｖ２以下の電圧である充電電圧Ｖ１となるため、充電電圧が低減される。
【００１８】
本発明に係る充電器は、前記充電電圧Ｖ１は、第２の信号に応じて前記電源部に生成させ得る最低の充電電圧であることを特徴とする。
【００１９】
本発明にあっては、電源部が第２の信号に応じて生成し得る最低の充電電圧を充電電圧Ｖ１とする。
これにより、電源部によって生成される充電電圧が、第２の信号に対応して予め予定されている最低の充電電圧となり、外部の二次電池にとって安全側に働くようになる。
【００２０】
本発明に係る充電器は、前記第２の信号は、外部で充電されるべき二次電池が有するセルの数を示す信号であることを特徴とする。
【００２１】
本発明にあっては、外部の二次電池のセル数に応じて、充電電圧Ｖ１及びＶ２を生成する。
これにより、例えば充電電圧Ｖ２がセル数に比例する電圧として生成される。
【００２２】
本発明に係る充電器は、前記生成手段が生成する動作中信号は、パルス列であることを特徴とする。
【００２３】
本発明にあっては、生成手段が生成する動作中信号がパルス列からなる。パルス列からなる信号については、生成手段が生成を停止するだけでパルスの有無が変化するため、信号生成部位の状態が動作中から非動作中に変化するときに、生成手段による特別な処理が不要となる。
これにより、例えば、生成手段が含まれるソフトウェア処理が突然停止又は暴走したような場合であっても、動作中信号の状態が変化する。
【００２４】
本発明に係る充電器は、マイクロコンピュータを含み、前記パック電池の充電を制御する制御部を備え、前記生成手段が生成する動作中信号は、前記マイクロコンピュータの処理によって生成されたものであることを特徴とする。
【００２５】
本発明にあっては、マイクロコンピュータを含む制御部が、充電を制御すると共に動作中信号を生成する。
これにより、充電の制御が停止又は暴走した場合に、動作中信号が非動作中となる蓋然性が高くなる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、内部で生成する動作中信号が生成されなくなるか、又は外部から所定の信号（若しくは第１信号）が入力されるようになった場合、充電路への充電電圧の印加が禁止されるか、又は充電電圧が低減される。
従って、外部から受け付けた所定の信号に基づく保護系統と、自身の異常が安全側に動作するようにした保護系統とを用いて、外部の二次電池を確実に保護することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態１に係る充電器によって充電されるパック電池の構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る充電器の構成例を示すブロック図である。
【図３】Ａはコンデンサにパルス列が与えられたときのＭＯＳＦＥＴの動作を説明するタイミングチャートであり、Ｂはパルス列が与えられなくなったときのＭＯＳＦＥＴの動作を説明するタイミングチャートである。
【図４】本発明の実施の形態２に係る充電器の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る充電器によって充電されるパック電池の構成例を示すブロック図である。図中１００はパック電池であり、パック電池１００は、リチウムイオン電池からなる単位セル１１，１２，１３，１４をこの順番に直列接続してなる二次電池１を備える。二次電池１は、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等の他の電池であってもよい。また、二次電池１を構成する単位セルの数（セル数）は４つに限定されず、例えば５つ又は７つであってもよい。
【００２９】
単位セル１１の正極は、図示しないケースの外部に露出したプラス（＋）端子１８に接続されている。単位セル１４の負極は、二次電池１の充放電電流を検出するための電流検出抵抗４４０を介して、ケースの外部に露出したマイナス（−）端子１９に接続されている。単位セル１１，１２，１３，１４夫々の両端は、各単位セルが過電圧状態にあることを検出する保護ＩＣ２の入力端子と、アナログフロントエンド（Analogue Front End ；以下ＡＦＥという）３の入力端子とに接続されている。保護ＩＣ２の検出信号端子２０は、ソース接地のＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴ２１のゲート電極に接続されており、ＭＯＳＦＥＴ２１のドレイン電極は、信号端子２１０に接続されている。
【００３０】
保護ＩＣ２は、単位セル１１，１２，１３，１４夫々のセル電圧及び基準電圧を比較するコンパレータと、内蔵タイマとを各別に備える（何れも図示せず）。基準電圧は、本実施の形態では４．３５Ｖであるが、これに限定されるものではない。各コンパレータは、単位セル１１，１２，１３，１４のセル電圧が４．３５Ｖより高くなった場合、内蔵タイマの計時を開始させる内部信号を生成する。そして、各内蔵タイマが計時する時間が例えば１．５秒を経過した場合、二次電池１が過電圧状態にあることが検出され、検出信号端子２０からＭＯＳＦＥＴ２１のゲート電極にオン信号が与えられてＭＯＳＦＥＴ２１がオンすることにより、信号端子２１０からローアクティブの過電圧Ｂ信号が出力される。
【００３１】
パック電池１００は、また、マイクロコンピュータからなる制御部４を備える。制御部４はＣＰＵ４０を有し、ＣＰＵ４０は、プログラム等の情報を記憶するＲＯＭ４１、一時的に発生した情報を記憶するＲＡＭ４２、信号端子４３０を介して外部に過電圧Ａ信号を出力すると共にＡＦＥ３の向け先となるべき単位セル１１，１２，１３，１４の選択信号をＡＦＥ３に対して出力するＩ／Ｏポート４３、アナログの電圧をデジタルの電圧に変換するＡ／Ｄ変換器４４、各種時間を並列的に計時するタイマ４５、及び外部の電気機器と通信端子４６０を介して通信するための通信部４６と互いにバス接続されている。
【００３２】
ＡＦＥ３は、Ｉ／Ｏポート４３から与えられる上記選択信号に応じて、単位セル１１，１２，１３，１４のうち１つの単位セルを選択し、選択した単位セルのセル電圧をＡ／Ｄ変換器４４に与える。
Ａ／Ｄ変換器４４は、ＡＦＥ３から与えられるセル電圧及び電流検出抵抗４４０の両端電圧をデジタルの電圧値に変換する。
【００３３】
ＣＰＵ４０は、ＲＯＭ４１に予め格納されている制御プログラムに従って、二次電池１の残容量の算出、二次電池１が過電圧状態にあるか否かの判定、通信部４６を介した外部との通信等の処理を行う。
例えば、ＣＰＵ４０は、Ａ／Ｄ変換器４４を介して電流検出抵抗４４０の両端電圧を時系列的に取り込み、取り込んだ電圧から換算した充放電電流を積算して二次電池１の残容量を算出する。
【００３４】
ＣＰＵ４０は、また、ＡＦＥ３からＡ／Ｄ変換器４４に与えられる単位セル１１，１２，１３，１４夫々のセル電圧を時系列的に検出し、検出したセル電圧のうち最も高いセル電圧を特定し、特定したセル電圧が例えば４．２５Ｖより高くなった場合、Ｉ／Ｏポート４３から信号端子４３０を介して外部に過電圧Ａ信号を出力させる。過電圧Ａ信号は、過電圧Ｂ信号と同様にＭＯＳＦＥＴを介して出力するようにしてもよい。
【００３５】
次に、パック電池１００を充電する充電器について説明する。
図２は、本発明の実施の形態１に係る充電器の構成例を示すブロック図である。図中２００は充電器であり、充電器２００は、商用電源３００から供給される交流電圧を整流及び安定化して充電電圧を生成する電源部５を備える。
【００３６】
充電電圧を出力する電源部５のプラス側の出力端子は、Ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴ５５のソース電極及びドレイン電極を介して、図示しないケースの外部に露出したプラス（＋）端子５８に接続されている。電源部５のマイナス側の出力端子は、ケースの外部に露出したマイナス（−）端子５９に接続されている。電源部５のプラス側の出力端子からＭＯＳＦＥＴ５５を介してプラス端子５８に至る回路と、電源部５のマイナス側の出力端子からマイナス端子５９に至る回路とが、パック電池１００に対する充電路となる。
【００３７】
電源部５は、充電電圧の出力のオン／オフを制御するための制御端子５２を有し、該制御端子５２には、Ｎチャネル型の（ＭＯＳＦＥＴ５５を除いて、以下同様）ＭＯＳＦＥＴ６１のドレイン電極が接続されている。制御端子５２は、電源部５の内部でプルアップされている。制御端子５２に入力されるオン信号は、ローアクティブである。ＭＯＳＦＥＴ６１のソース電極は、ソース接地のＭＯＳＦＥＴ６２のドレイン電極に接続されており、ＭＯＳＦＥＴ６１のゲート電極及び接地電位間には、コンデンサ７１が接続されている。接地電位に対してＭＯＳＦＥＴ６１，６２を縦続接続する順序は、図２とは逆であってもよい（以下同様）。
【００３８】
電源部５は、また、パック電池１００が備える二次電池１を構成する単位セルの数を設定するためのセル数設定端子５３，５４を有し、該セル数設定端子５３，５４には、ＭＯＳＦＥＴ６３，６４のドレイン電極が接続されている。セル数設定端子５３，５４は、電源部５の内部でプルアップされている。ＭＯＳＦＥＴ６３，６４のソース電極は、ＭＯＳＦＥＴ６５のドレイン電極に接続されている。ＭＯＳＦＥＴ６５のソース電極は、ソース接地のＭＯＳＦＥＴ６６のドレイン電極に接続されており、ＭＯＳＦＥＴ６５のゲート電極及び接地電位間には、コンデンサ７４が接続されている。
【００３９】
Ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴ５５のソース電極及びゲート電極間には抵抗器５６が接続されており、ＭＯＳＦＥＴ５５のゲート電極は、抵抗器５７を介してＭＯＳＦＥＴ６７のドレイン電極に接続されている。ＭＯＳＦＥＴ６７のソース電極は、ソース接地のＭＯＳＦＥＴ６８のドレイン電極に接続されており、ＭＯＳＦＥＴ６７のゲート電極及び接地電位間には、コンデンサ７７が接続されている。ソース接地のＭＯＳＦＥＴ６２，６６，６８のゲート電極は、抵抗器６０によってプルアップされると共に、外部から過電圧Ｂ信号が入力される信号端子６１０と接続されている。
【００４０】
充電器２００は、また、マイクロコンピュータからなる制御部８を備える。制御部８はＣＰＵ８０を有し、ＣＰＵ８０は、プログラム等の情報を記憶するＲＯＭ８１、一時的に発生した情報を記憶するＲＡＭ８２、信号端子８３０を介して入力される過電圧Ａ信号を受け付けるためのＩ／Ｏポート８３、各種時間を並列的に計時するタイマ８５、及び通信端子８６０を介してパック電池１００と通信するための通信部８６と互いにバス接続されている。ＲＯＭ８１には、二次電池１の種別（例えばリチウムイオン電池、ニッケル水素電池及びニッケルカドミウム電池の種別）に応じて、単位セルあたりの充電電圧が記憶されている。
【００４１】
ＣＰＵ８０には、更に、ＭＯＳＦＥＴ６１，６５，６７のゲート電極に対してコンデンサ７３，７６，７９及びダイオード７２，７５，７８の直列回路を介してパルス列（動作中信号）を与えるためのＩ／Ｏポート８７と、ＭＯＳＦＥＴ６３，６４のゲート電極に対してオン／オフ信号を与えるためのＩ／Ｏポート８８とがバス接続されている。Ｉ／Ｏポート８８は、更に、電源部５に充電の制御パラメータを設定するためのパラメータ設定端子５０と接続されている。上述のパルス列は、Ｉ／Ｏポート８７からコンデンサ７３，７６，７９に夫々与えられる信号を、ＣＰＵ８０が略周期的にオン／オフさせることによって得られる。
【００４２】
上述した充電器２００にパック電池１００が装着された場合、充電器２００のプラス端子５８、マイナス端子５９、信号端子６１０，８３０、通信端子８６０が、パック電池１００のプラス端子１８、マイナス端子１９、信号端子２１０，４３０、通信端子４６０と各別に接続される。通信端子８６０，４６０が接続されることにより、通信部４６，８６間での通信が開始される。本実施の形態では、通信部４６，８６間で１−ＷＩＲＥ（登録商標）プロトコルによる１線式の非同期シリアル通信が行われる。以下では、充電器２００にパック電池１００が装着されていることを前提にして説明する。
【００４３】
ＣＰＵ８０は、ＲＯＭ８１に予め格納されている制御プログラムに従って、通信部８６，４６を介したパック電池１００との通信、通信結果に基づく二次電池１の充電制御等の処理を行う。
例えば、ＣＰＵ８０は、通信にて充電電流が指定された場合、電源部５に対してパラメータ設定端子５０から充電電流を設定する。ＣＰＵ８０は、また、信号端子８３０から入力される過電圧Ａ信号を受け付けた場合、ＭＯＳＦＥＴ５５をオフさせるか、又はパラメータ設定端子５０から設定する所定のパラメータによって電源部５に充電電流を低減させる。
【００４４】
さて、充電器２００には、縦続接続された２つのＭＯＳＦＥＴを含む回路が３つ備えられている。このうち、ＭＯＳＦＥＴ６１，６２に加えてコンデンサ７１、ダイオード７２及びコンデンサ７３を含む回路を例にしてこれらの動作を説明する。
尚、ダイオード７２のカソード，アノード及び接地電位間には、抵抗器Ｒ７１，Ｒ７３が接続されている。抵抗器Ｒ７１，Ｒ７３は、コンデンサ７１，７３を放電させるための抵抗である。コンデンサ７１及び抵抗器Ｒ７１によって決まる時定数並びにコンデンサ７３及び抵抗器Ｒ７３によって決まる時定数との関係により、Ｉ／Ｏポート８７からコンデンサ７３に与えられるべきパルス列は、各パルスのオン時間及びパルス間隔に一定の制約が課せられる。２つのＭＯＳＦＥＴを含む他の回路のダイオード７５，７８、コンデンサ７４，７７、コンデンサ７６，７９等についても同様であるため、その説明を省略する。
【００４５】
図３のＡはコンデンサ７３にパルス列が与えられたときのＭＯＳＦＥＴ６１の動作を説明するタイミングチャートであり、Ｂはパルス列が与えられなくなったときのＭＯＳＦＥＴ６１の動作を説明するタイミングチャートである。図において、横軸は時間を表し、縦軸は、各図の上段から、ダイオード７２のアノードに一端が接続されたコンデンサ７３に与えられるパルス列、ＭＯＳＦＥＴ６１のゲート電圧、及びドレイン電圧を表す。ここでは、ソース電位に対するドレイン電位をドレイン電圧とし、ＭＯＳＦＥＴ６１がオン（又はオフ）のときのドレイン電圧をオフ電圧（又はオン電圧）と表記する。
【００４６】
図３Ａでは、時刻ｔ１を起点にしてコンデンサ７３にＩ／Ｏポート８７からパルス列が与えられる。各パルスの立ち上がりがコンデンサ７３で微分され、微分電圧がダイオード７２を介してコンデンサ７１を充電することにより、コンデンサ７１の両端電圧、即ちＭＯＳＦＥＴ６１のゲート電圧が上昇する。時刻ｔ２でコンデンサ７１の両端電圧がＭＯＳＦＥＴ６１のオン閾値より高くなった場合、ＭＯＳＦＥＴ６１がオンしてドレイン電圧がオフ電圧からオン電圧に変化する。これにより、ＭＯＳＦＥＴ６１のドレイン電極及びソース電極間が導通する。
【００４７】
一方、ＭＯＳＦＥＴ６２のゲート電極は、信号端子６１０に接続されており、パック電池１００からローアクティブの過電圧Ｂ信号が与えられていない間、ＭＯＳＦＥＴ６２がオンとなって、ドレイン電極及びソース電極間が導通する。つまり、コンデンサ７３にＩ／Ｏポート８７からパルス列が与えられ、且つ、過電圧Ｂ信号が信号端子６１０に入力されていない間、ＭＯＳＦＥＴ６１のドレイン電極が接地電位に導通し、制御端子５２にローアクティブのオン信号が与えられて、電源部５が充電電圧の出力をオンする。
【００４８】
図３Ｂでは、コンデンサ７３に与えられていたパルス列が時刻ｔ３以降に停止し、コンデンサ７１が抵抗器Ｒ７１を介して放電することにより、コンデンサ７１の両端電圧、即ちＭＯＳＦＥＴ６１のゲート電圧が低下する。時刻ｔ４でコンデンサ７１の両端電圧がＭＯＳＦＥＴ６１のオン閾値より低くなった場合、ＭＯＳＦＥＴ６１がオフしてドレイン電圧がオン電圧からオフ電圧に変化する。これにより、ＭＯＳＦＥＴ６１のドレイン電極及びソース電極間の導通が断たれる。
【００４９】
一方、ＭＯＳＦＥＴ６２については、パック電池１００からローアクティブの過電圧Ｂ信号が与えられると、ＭＯＳＦＥＴ６２がオフとなって、ドレイン電極及びソース電極間の導通が断たれる。つまり、コンデンサ７３にＩ／Ｏポート８７からパルス列が与えられなくなるか、又は、過電圧Ｂ信号が信号端子６１０に入力されるようになると、ＭＯＳＦＥＴ６１のドレイン電極及び接地電位間の導通が断たれ、制御端子５２にオフ信号が与えられて、電源部５が充電電圧の出力をオフする。
【００５０】
ＭＯＳＦＥＴ６１，６２を含む回路を例にして説明した場合と同様にして、コンデンサ７６，７９にＩ／Ｏポート８７からパルス列が入力され、且つ、過電圧Ｂ信号が信号端子６１０に入力されていない間だけ、ＭＯＳＦＥＴ６５，６７のドレイン電極が接地電位に導通する。これにより、ＭＯＳＦＥＴ６３，６４のソース電極が接地電位に導通すると共に、ＭＯＳＦＥＴ５５のゲート電極にＬ（ロウ）レベルのオン信号が与えられてＭＯＳＦＥＴ５５のソース電極及びドレイン電極間が導通する。
以下では、特に断りのない限り、ＭＯＳＦＥＴ６１，６５，６７のドレイン電極が接地電位に導通しているものとして説明する。
【００５１】
次に、電源部５のパラメータ設定端子５０及びセル数設定端子５３，５４に対して、パック電池１００が備える二次電池１を構成する単位セルあたりのセル電圧と、単位セルの数とを設定する方法について説明する。
通信部４６，８６を介して行われるＣＰＵ４０，８０間の通信により、ＣＰＵ８０は、二次電池１の種別と、二次電池１を構成する単位セル１１，１２，１３，１４のセル数（第２の信号、本実施の形態１では４）とを受け付ける。
【００５２】
ＣＰＵ８０は、二次電池１の種別に応じた単位セルあたりの充電電圧をＲＯＭ８１から読み出し、読み出した単位セルあたりの充電電圧をパラメータ設定端子５０から設定する。ＣＰＵ８０は、また、受け付けたセル数に応じて、Ｉ／Ｏポート８７を介してＭＯＳＦＥＴ６３，６４のゲート電極にオン／オフ信号を与える。これにより、ＭＯＳＦＥＴ６３，６４がオン／オフし、セル数設定端子５３，５４にセル数が設定される。具体的には、本実施の形態では以下のとおりとするが、これに限定されるものではない。
【００５３】
（ａ）セル数が４の場合、ＭＯＳＦＥＴ６３，６４をオフさせる。
これにより、セル数設定端子５３，５４がＨ（ハイ）レベルとなる。
（ｂ）セル数が５の場合、ＭＯＳＦＥＴ６３のみをオンさせる。
これにより、セル数設定端子５３，５４がＬ，Ｈレベルとなる。
（ｃ）セル数が７の場合、ＭＯＳＦＥＴ６４のみをオンさせる。
これにより、セル数設定端子５３，５４がＨ，Ｌレベルとなる。
【００５４】
以上のようにセル数設定端子５３，５４にセル数が設定された場合、電源部５は、制御端子５２にオン信号が与えられている間、パラメータ設定端子５０から設定された単位セルあたりの充電電圧を、セル数設定端子５３，５４に設定されたセル数分だけ倍加した充電電圧Ｖ２を、二次電池１に対する充電電圧に設定して出力する。
【００５５】
ここで、特にＭＯＳＦＥＴ６５又はＭＯＳＦＥＴ６６がオフした場合、即ち、コンデンサ７６にＩ／Ｏポート８７からパルス列が与えられなくなったか、又は過電圧Ｂ信号が信号端子６１０に入力されるようになった場合、ＭＯＳＦＥＴ６３，６４のオン／オフに関わらず、セル数設定端子５３，５４がＨ，Ｈレベルとなる。このため、電源部５は、充電電圧を、セル数が４の場合と同じ充電電圧Ｖ１とするので、実際のセル数が５又は７の場合であっても、充電電圧が安全側に低減される。
【００５６】
尚、上述した（ａ）〜（ｃ）の夫々を、セル数が３，４，５の場合とし、セル数が７の場合にＭＯＳＦＥＴ６３，６４を共にオンさせるように定めた場合は、コンデンサ７６にＩ／Ｏポート８７からパルス列が与えられなくなったか、又は過電圧Ｂ信号が信号端子６１０に入力されるようになったときに、充電電圧が、セル数が３の場合と同じ電圧となるため、実際のセル数が４，５又は７の場合であっても、充電電圧を更に安全側に低減することが可能となる。
【００５７】
以上のように本実施の形態１によれば、Ｉ／Ｏポート８７からパルス列が出力されている間、充電路に介装されたＭＯＳＦＥＴ５５をＭＯＳＦＥＴ６７，６８がオンさせる。そして、パック電池１００から過電圧Ｂ信号が入力された場合、ＭＯＳＦＥＴ５５をＭＯＳＦＥＴ６８がオフさせる。
これにより、Ｉ／Ｏポート８７を含む制御部８が動作中である間、且つ、過電圧Ｂ信号（所定の信号）が入力されていない間は、充電路のＭＯＳＦＥＴ５５（スイッチ）がオンする。一方、制御部８が非動作中となるか、又は過電圧Ｂ信号が入力されるようになった場合は、ＭＯＳＦＥＴ５５がオフするため、充電路への充電電圧の印加が禁止される。
従って、外部から受け付けた所定の信号に基づく保護系統と、自身の異常が安全側に動作するようにした保護系統とを用いて、外部の二次電池を確実に保護することが可能となる。
【００５８】
また、Ｉ／Ｏポート８７からパルス列が出力されている間、充電路に充電電圧を印加する電源部５の制御端子５２に対してＭＯＳＦＥＴ６１，６２がオン信号を与えて充電電圧の出力をオンさせる。そして、パック電池１００から過電圧Ｂ信号が入力された場合、電源部５の制御端子５２に対してＭＯＳＦＥＴ６２がオフ信号を与えて充電電圧の出力をオフさせる。
これにより、Ｉ／Ｏポート８７を含む制御部８が動作中である間、且つ、過電圧Ｂ信号（所定の信号）が入力されていない間は、電源部５で充電電圧が生成されて充電路に印加される。一方、制御部８が非動作中となるか、又は過電圧Ｂ信号が入力されるようになった場合は、電源部５で充電電圧の出力がオフされるため、充電路への充電電圧の印加が禁止される。
従って、外部から受け付けた所定の信号に基づく保護系統と、自身の異常が安全側に動作するようにした保護系統とを用いて、外部の二次電池を確実に保護することが可能となる。
【００５９】
更に、過電圧Ｂ信号を受け付けた場合、ＭＯＳＦＥＴ５５をオフさせると共に、充電電圧の出力をオフさせる。
従って、二次電池が、過電圧Ｂ信号に対応する電池電圧を超えるような過電圧状態とならないように制御することが可能となる。
【００６０】
更にまた、Ｉ／Ｏポート８７からパルス列が出力されている間、ＭＯＳＦＥＴ６３，６４，６５，６６が、電源部５に生成させる充電電圧をパック電池１００から受け付けたセル数（第２の信号）に応じた充電電圧Ｖ２とする。そして、パック電池１００から過電圧Ｂ信号（第１信号）が入力された場合、又はＩ／Ｏポート８７からパルス列が出力されなくなった場合、ＭＯＳＦＥＴ６３，６４が、電源部５に生成させる充電電圧を充電電圧Ｖ２以下の電圧である充電電圧Ｖ１（セル数４に応じた電圧）とする。
従って、信号生成部位が非動作中となるか、又は第１信号が入力されるようになった場合は、電源部によって生成される充電電圧が、充電電圧Ｖ２以下の電圧である充電電圧Ｖ１となって充電電圧が低減される。
従って、外部から受け付けた所定の信号に基づく保護系統と、自身の異常が安全側に動作するようにした保護系統とを用いて、外部の二次電池を確実に保護することが可能となる。
【００６１】
更にまた、電源部５が二次電池１のセル数（第２の信号）に応じて生成し得る最低の充電電圧（セル数が４の場合の充電電圧）を充電電圧Ｖ１とする。
従って、電源部によって生成される充電電圧が、第２の信号に対応して予め予定されている最低の充電電圧となり、外部の二次電池にとって安全側に働くようにすることが可能となる。
【００６２】
更にまた、二次電池のセル数に応じて、充電電圧Ｖ１及びＶ２を生成する。
従って、充電電圧Ｖ２をセル数に比例する電圧として生成することが可能となる。
【００６３】
更にまた、Ｉ／Ｏポート８７から出力される信号（動作中信号）がパルス列からなり、Ｉ／Ｏポート８７が信号の生成を停止するだけでパルスの有無が変化するため、制御部８の状態が動作中から非動作中に変化するときに、Ｉ／Ｏポート８７を介した特別な処理が不要となる。
従って、例えば、信号生成部位のソフトウェア処理が突然停止又は暴走したような場合であっても、動作中信号を有意でない信号に変化させることが可能となる。
【００６４】
更にまた、マイクロコンピュータからなる制御部８が、充電を制御すると共に、Ｉ／Ｏポート８７からパルス列（動作中信号）を出力する。
従って、充電の制御が停止又は暴走した場合に、動作中信号が非動作中となる蓋然性が高くなるように構成することが可能となる。
【００６５】
（実施の形態２）
実施の形態１が、Ｉ／Ｏポート８７から出力されるパルス列の立ち上がりを、例えばコンデンサ７３で微分してコンデンサ７１に充電し、ＭＯＳＦＥＴ６１をオンさせる形態であるのに対し、実施の形態２は、例えばＩ／Ｏポート８７から出力される信号の立ち上がりで単安定マルチバイブレータをオンさせ続けることにより、ＭＯＳＦＥＴ６１をオンさせる形態である。
【００６６】
図４は、本発明の実施の形態２に係る充電器２０１の構成例を示すブロック図である。ＭＯＳＦＥＴ６１，６５のゲート電極には、Ｉ／Ｏポート８７から出力される信号がＴ端子に入力されてトリガされる単安定マルチバイブレータ９１，９２のＱ端子が接続されている。ＭＯＳＦＥＴ６７のゲート電極には、電源部５のクロック出力端子５１から出力されるクロック信号がＴ端子に入力されてトリガされる単安定マルチバイブレータ９３のＱ端子が接続されている。このクロック信号は、電源部５が非動作中となったときに停止するものである。
単安定マルチバイブレータ９１，９２，９３に接続されている抵抗器及びコンデンサは、ワンショットのパルス幅を決めるための時定数回路であり、その詳細な説明を省略する。
【００６７】
以下では、ＭＯＳＦＥＴ６１，６５，６７のゲート電極にＱ端子が接続された単安定マルチバイブレータ９１，９２，９３のうち、ＭＯＳＦＥＴ６１及び単安定マルチバイブレータ９１を例にしてこれらの動作を説明する。ここでは、信号端子６１０に過電圧Ｂ信号が入力されておらず、ＭＯＳＦＥＴ６２がオンしているものとする。
【００６８】
さて、実施の形態１では、Ｉ／Ｏポート８７からコンデンサ７３に与えられるパルス列は、各パルスのオン時間及びパルス間隔に一定の制約が課せられていた。一方、本実施の形態２では、Ｉ／Ｏポート８７から出力される信号がＴ端子に入力される時間間隔よりも、Ｑ端子から出力されるワンショットのパルス幅に相当する時間の方が長ければ、ＭＯＳＦＥＴ６１がオンし続けるため、Ｉ／Ｏポート８７から出力されるべき信号に課せられる制約は、実施の形態１の場合よりもずっと少ない。
【００６９】
制御部８が動作中である場合、例えば優先度の低いタスクの処理によってＩ／Ｏポート８７から不定期的にトリガ信号が出力されて単安定マルチバイブレータ９１のＴ端子に与えられる。トリガ信号によってトリガされた単安定マルチバイブレータ９１は、接続されている時定数回路によって定まる時間幅のワンショット・パルスをＱ端子から出力する。このワンショット・パルスがオフするまでに、Ｔ端子に対してＩ／Ｏポート８７から次のトリガ信号が与えられ続ける限り、単安定マルチバイブレータ９１のＱ端子をＨ（ハイ）レベルに保持し続けるため、ＭＯＳＦＥＴ６１もオンが保持される。
【００７０】
制御部８が非動作中（ソフトウェアの暴走を含む）となり、前記優先度の低いタスクが実行されなくなった場合、遅くともワンショット・パルスの時間幅に相当する時間後には、ワンショット・パルスがオフとなり、Ｑ端子がＬ（ロウ）レベルとなってＭＯＳＦＥＴ６１がオフとなる。これにより、電源部５で充電電圧の出力がオフされる。
その他、実施の形態１に対応する箇所には同様の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００７１】
以上のように本実施の形態２によれば、過電圧Ｂ信号が入力されておらず、且つＩ／Ｏポート８７から単安定マルチバイブレータ９１，９２のＴ端子にトリガ信号が出力されている間、充電路に充電電圧を印加する電源部５の制御端子５２に対してＭＯＳＦＥＴ６１，６２がオン信号を与えて充電電圧の出力をオンさせると共に、ＭＯＳＦＥＴ６３，６４，６５，６６が、電源部５に生成させる充電電圧をパック電池１００から受け付けたセル数（４，５，７）に応じた充電電圧Ｖ２とする。更に、過電圧Ｂ信号が入力されておらず、且つ電源部５のクロック出力端子５１から単安定マルチバイブレータ９３のＴ端子にクロック信号が出力されている間、充電路に介装されたＭＯＳＦＥＴ５５をＭＯＳＦＥＴ６７，６８がオンさせる。
これにより、Ｉ／Ｏポート８７を含む制御部８が動作中である間、且つ、過電圧Ｂ信号（所定の信号）が入力されていない間、且つ、電源部５のクロック信号が出力されている間は、充電路のＭＯＳＦＥＴ５５（スイッチ）がオンすると共に、電源部５によって生成される充電電圧が、二次電池１のセル数（第２の信号）に応じた充電電圧Ｖ２となる。一方、制御部８が非動作中となるか、又はクロック出力端子５１からクロック信号が出力されなくなった場合は、電源部５によって生成される充電電圧が充電電圧Ｖ２以下の電圧である充電電圧Ｖ１となるか、電源部５で充電電圧の出力がオフされるか、又はＭＯＳＦＥＴ５５がオフする。更に、過電圧Ｂ信号が入力された場合は、ＭＯＳＦＥＴ５５がオフし、且つ電源部５で充電電圧の出力がオフされるため、充電路への充電電圧の印加が禁止されるか、又は充電電圧が低減される。
従って、外部から受け付けた所定の信号に基づく保護系統と、自身の異常が安全側に動作するようにした保護系統とを用いて、外部の二次電池を確実に保護することが可能となる。
【００７２】
尚、実施の形態１及び２にあっては、パック電池１００から過電圧Ａ信号が出力されたが、パック電池１００が過電圧Ａ信号を出力する信号端子４３０を備えていない場合であっても、信号端子２１０から過電圧Ｂ信号が出力される限り、充電器２００，２０１は本発明の機能を奏する。
【００７３】
また、実施の形態１及び２にあっては、通信部８６，４６を介した通信により、パック電池１００が備える二次電池１の種別とセル数とが受け付けられて充電電圧Ｖ２が決定されたが、これに限定されるものではない。例えば、パック電池１００が通信部４６及び通信端子４６０を備えていない場合であっても、充電器２００，２０１に装着されるべきパック電池１００が備える二次電池１の種別とセル数とが既知であるときは、該種別及びセル数に応じた処理により、充電器２００，２０１は本発明の機能を奏する。
【００７４】
今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７５】
１  二次電池
１１，１２，１３，１４  単位セル
２  保護ＩＣ
４  制御部
４０  ＣＰＵ
２００，２０１  充電器
５  電源部
５５  ＭＯＳＦＥＴ（スイッチ）
６１，６２  ＭＯＳＦＥＴ（（第１）電源制御部の一部）
７１，７３  コンデンサ（（第１）電源制御部の一部）
７２  ダイオード（（第１）電源制御部の一部）
６３，６４，６５，６６  ＭＯＳＦＥＴ（第２（の）電源制御部の一部）
７４，７６  コンデンサ（第２（の）電源制御部の一部）
７５  ダイオード（第２（の）電源制御部の一部）
６７，６８  ＭＯＳＦＥＴ（スイッチ制御部の一部）
７７，７９  コンデンサ（スイッチ制御部の一部）
７８  ダイオード（スイッチ制御部の一部）
８  制御部（マイクロコンピュータ）
８０  ＣＰＵ
８３  Ｉ／Ｏポート（（第１）受付部）
８６  通信部（第２（の）受付部）
８７  Ｉ／Ｏポート（生成手段の一部）
９１  単安定マルチバイブレータ（（第１）電源制御部の一部）
９２  単安定マルチバイブレータ（第２（の）電源制御部の一部）
９２  単安定マルチバイブレータ（スイッチ制御部の一部）
【図１】
2013081313.tif 000003
【図２】
2013081313.tif 000004
【図３】
2013081313.tif 000005
【図４】
2013081313.tif 000006